KR101136539B1 - 챔버 후랜지 구조를 갖는 패럴린 코팅 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 챔버 후랜지 구조를 갖는 패럴린 코팅 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 패럴린 다이머 분말을 기화시켜 기체상의 다이머를 생성하는 기화부와; 상기 기체상의 다이머를 관 내부에 설치된 전열코일에 의해 열분해시켜 패럴린 모노머를 생성하는 열분해부; 및 상기 패럴린 모노머를 증착챔버 내벽에 수직으로 길게 구비된 확산판을 우회하도록 공급하면서 증착챔버 내의 제품 상에 폴리머 상태로 증착하여 패럴린 고분자막을 형성하는 증착부로 구성되되, 상기 증착챔버에는, 패럴린 모노머가 확산되는 입구와 상기 확산판이 설치된 사이에 증착챔버의 외측으로 돌출된 구조의 후랜지를 설치하여 챔버 벽면과 확산판 사이에 공간을 확보하고, 상기 확산판은, 다이아몬드 형태로 중앙 부위가 넓어 패럴린 모노머가 직접 제품에 닿아 코팅피막이 형성되는 것을 막고, 양쪽 가장자리와 상하 가장자리가 좁아 패럴린 모너머가 상기 확산판에서 손실되는 것을 줄일 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 증착챔버에서 패럴린 모노머가 확산되는 입구와 확산판이 설치된 사이에 챔버의 외측으로 돌출된 후랜지를 설치하여 챔버 벽면과 확산판 사이에 공간을 확보함으로써, 증발된 다이머 원료의 공간 활동을 원활하게 하여 확산되는 패럴린 모노머가 직접적으로 확산판에서 손실되는 것을 줄일 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

챔버 후랜지 구조를 갖는 패럴린 코팅 장치{APPARATUS FOR HAVING CHAMBER FLANGE STRUCTURE OF COATING WITH PARYLENE}
본 발명은 패럴린 코팅 장치의 코팅 균일도를 확보하는 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다이머가 증발되어 진공 챔버 내부로 확산될 때, 확산되는 패럴린 모노머를 상/중/하 위치에 관계없이 균일하게 확산시켜주는 확산판과 확산판 설치에 따른 패럴린 모노머 손실을 줄이기 위한 챔버 후랜지 구조를 갖는 패럴린 코팅 장치에 관한 것이다.
일반적으로 패럴린 코팅은, 표면 내부식, 산화방지, 방습, 내약품성을 필요로 하는 제품의 표면 보호 코팅으로 많이 응용되고 있는 코팅 방법이다.
이와 같이, 패럴린 코팅은 담금, 스프레이 방식을 사용하는 일반적인 표면 보호 코팅인 우레탄, 실리콘, 에폭시 코팅과는 달리 진공 증착을 이용하는 CVD(Chemical Vapor Deposition)법을 이용한다. 따라서 일반적인 코팅법에 비하여 마이크로 단위의 두께 코팅이 가능하며, 전형적인 코팅 방법에 비하여 표면 보호 특성이 월등히 우수하다.
또한, 패럴린 코팅은 진공 증착에 의한 코팅 방법이기 때문에 제품의 신뢰성확보를 위해서는 코팅하고자하는 제품의 위치에 관계없이 균일한 두께를 확보하는 것이 핵심기술이다.
종래의 일반적인 패럴린 코팅 장치는 증발기(Vaporizer), 열분해기(Pyrolysis), 증착 챔버(Deposition Chamber)로 구성되고, 코팅의 진행과정은 다음과 같다.
분말형태인 다이머(Dimer)를 증발기에 삽입하고, 온도를 약 80도 - 180도 사이의 범위에서 서서히 가열하면 분말상태에서 가스상으로 증발되는데 여기서 증발된 다이머 입자는 이량체의 분자구조를 가지고 있다.
이렇게 증발된 다이머 입자는 약 650도 - 680도 정도로 가열된 열분해기를 거치게 되는데 이 구간을 통과하는 이량체의 다이머 가스 입자(패럴린 모노머)는 단량체로 변환되고, 단량체로 변환된 다이머 입자(이하, 패럴린 모노머라 칭함)가 증착 챔버 내부로 확산되어 처리물 표면에 코팅이 이루어지게 된다.
즉, 상온의 진공 챔버내에서 Poly-para-Xylylene 필름이 중합체 형태로 처리물 표면에 코팅되는 것이다. 그러나 증발된 다이머 입자은 챔버 중앙에 위치한 한 지점에서 확산이 이루어지게 되는데, 확산이 이루어지는 쪽에서 코팅막의 두께가 가장 두꺼우며 상/하 가장자리로 갈수록 두께가 얇아지는 특성을 가진다.
이것은 한 챔버내에서 이루어지는 코팅 제품의 신뢰성 면에서 아주 불합리한 결과를 초래하게 된다. 따라서 패럴린 코팅에 있어서 진공 챔버내에 위치한 제품의 코팅막을 균일하게 하는 기술이 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 장착된 것으로서, 다이머가 증발되어 진공 챔버 내부로 확산될 때, 확산되는 다이머를 상/중/하 위치에 관계없이 균일하게 확산시켜주는 확산판과 확산판 설치에 따른 다이머 손실을 줄이기 위한 챔버 후랜지 구조를 갖는 패럴린 코팅 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 챔버 후랜지 구조를 갖는 패럴린 코팅 장치는, 패럴린 다이머 분말을 기화시켜 기체상의 다이머를 생성하는 기화부와, 상기 기체상의 다이머를 관 내부에 설치된 전열코일에 의해 열분해시켜 패럴린 모노머를 생성하는 열분해부, 및 상기 패럴린 모노머를 증착챔버 내벽에 수직으로 길게 구비된 확산판을 우회하도록 공급하면서 증착챔버 내의 제품 상에 폴리머 상태로 증착하여 패럴린 고분자막을 형성하는 증착부로 구성되되, 상기 증착챔버에는, 패럴린 모노머가 확산되는 입구와 상기 확산판이 설치된 사이에 증착챔버의 외측으로 돌출된 구조의 후랜지를 설치하여 챔버 벽면과 확산판 사이에 공간을 확보하고, 상기 확산판은, 다이아몬드 형태로 중앙 부위가 넓어 패럴린 모노머가 직접 제품에 닿아 코팅피막이 형성되는 것을 막고, 양쪽 가장자리와 상하 가장자리가 좁아 패럴린 모너머가 상기 확산판에서 손실되는 것을 줄일 수 있다.
본 발명의 상기 확산판은, 0.5mm 내지 5mm 두께의 스테인레스 판으로 패럴린 모노머의 균일한 확산을 유도하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 확산판은, 상기 증착챔버의 중심축 방향으로 'V'자 형태로 일정각도 절곡된 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 챔버 후랜지 구조를 갖는 패럴린 코팅 장치는, 예를 들어 증착챔버 내벽에 수직으로 길게 설치된 확산판의 중앙 부분을 넓게 하여 패럴린 모노머가 직접 제품에 닿아 코팅피막이 형성되는 것을 막고, 길이방향의 양쪽 가장자리와 상하 가장자리를 좁게 하여 확산판에서 손실되는 패럴린 모노머의 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 증착챔버에는, 패럴린 모노머가 확산되는 입구와 확산판이 설치된 사이에 증착챔버의 외측으로 돌출된 구조의 후랜지를 설치하여 챔버 벽면과 확산판 사이에 공간을 확보함으로써, 증발된 다이머 원료의 공간 활동을 원활하게 하여 확산되는 패럴린 모노머가 직접적으로 확산판에서 손실되는 것을 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 챔버 후랜지 구조를 갖는 패럴린 코팅 장치를 나타낸 정면도,
도 2는 도 1의 코팅장치를 나타낸 평면도,
도 3은 도 1의 코팅장치에서 증착챔버 내의 확산판이 설치된 부분 확대도,
도 4는 도 3의 코팅장치에서 증착챔버 내의 확산판이 설치된 정면도,
도 5는 도 3의 코팅장치에서 증착챔버 내의 확산판이 설치된 평면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 챔버 후랜지 구조를 갖는 패럴린 코팅 장치를 나타낸 정면도이고, 도 2는 도 1의 코팅 장치를 나타낸 평면도이고, 도 3은 도 1의 코팅장치에서 증착챔버 내의 확산판이 설치된 부분 확대도이고, 도 4는 도 3의 코팅장치에서 증착챔버 내의 확산판이 설치된 정면도이고, 도 5는 도 3의 코팅장치에서 증착챔버 내의 확산판이 설치된 평면도이다.
먼저, 본 발명의 챔버 후랜지 구조를 갖는 패럴린 코팅 장치는 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 기화부(100), 열분해부(200), 공급관(230), 증착부(300), 증착챔버(310), 확산판(311) 및 후랜지(312) 등으로 구성된다.
상기 기화부(100)는, 패럴린 다이머 분말을 기화시켜 기체상의 다이머를 생성하고, 상기 열분해부(200)는 상기 기체상의 다이머를 관 내부에 설치된 전열코일에 의해 열분해시켜 패럴린 모노머를 생성한다.
상기 증착부(300)는, 상기 패럴린 모노머를 상기 증착챔버(310) 내의 제품 상에 폴리머 상태로 증착하여 패럴린 고분자막을 형성한다.
상기 증착챔버(310)에는, 패럴린 모노머가 확산되는 입구(312a)와 상기 확산판(311)이 설치된 사이에 증착챔버(310)의 외측으로 돌출된 구조의 후랜지(312)가 설치되어 상기 증착챔버(310)의 벽면과 확산판(311) 사이에 공간이 확보된다.
상기 후랜지(312)가 설치된 증착챔버(310)의 일측 내벽에는, 수직으로 길게 상기 확산판(311)이 설치되고, 상기 확산판(311)은 패럴린 모노머가 상기 증착챔버(310) 내에 균일한 확산을 유도하는 예를 들어, 0.5mm 내지 5mm 두께의 스테인레스 판으로 중앙 부위가 넓고 양쪽 가장자리와 상하 가장자리가 좁게 형성된 다이아몬드 형태로 구성된다.
상기 확산판(311)은, 중앙 부분을 넓게 하므로 패럴린 모노머가 직접 제품에 닿아 코팅피막이 형성되는 것을 막고, 양쪽 가장자리와 상하 가장자리를 좁게 하므로 패럴린 모노머가 상기 확산판(31)에서 손실되는 것을 줄이게 된다.
또한, 상기 확산판(311)은, 상기 증착챔버(310)의 중심축 방향으로 'V'자 형태로 일정각도 절곡되어, 패럴린 모노머가 상기 증착챔버(310) 내로 분사하는 공정에서, 상기 증착챔버(310)의 중앙으로만 집중되는 것을 방지하여 증착챔버(310)의 곳곳으로 균일하게 분사될 수 있게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 챔버 후랜지 구조를 갖는 패럴린 코팅 장치는 다음과 같이 작용한다.
먼저, 제품 표면에 플라즈마를 가하여 제품 표면을 세정, 개질함으로써, 패럴린 고분자막과의 접착성이 향상될 뿐만 아니라 기타 내마모성과 내화학성도 강화시키는 전처리 공정을 수행한다.
상기 전처리 공정은, 등록특허 제10-0735869호에 개시된 바와 같이 도시되지 않은 진공챔버 내에 제품를 배치한 상태에서 제품에 플라즈마를 가하면 제품 표면의 유기물이나 수분이 제거, 세정됨은 물론, 제품 표면이 개질되면서 향후 패럴린 고분자막이 제품 표면에 증착될 때 그 접착성이 향상되도록 제품에 플라즈마를 가하여 세정 및 표면 개질이 완료되면, 제품를 상기 증착부(300)의 증착챔버(310) 내에 층을 나누어 수납할 수 있도록 설치된 지그(도시되지 않음)상에 일정간격을 두고 배치한다.
상기 전처리 공정 및 제품 배치가 완료되면, 코팅장치의 기화부(100)에서 분말 상태의 패럴린 다이머(Dimer)를 기화시키는 공정을 거친다. 이 공정에서는 패럴린 다이머 분말을 진공하에서 약 150도의 온도로 가열하여 패럴린이 용융과정을 거치지 않고 곧바로 승화되도록 한다.
이어, 기화된 패럴린 다이머를 열분해부(200)에서 패럴린 모노머(Monomer)로 열분해하는 공정을 거친다. 이 공정에서는 기화된 패럴린 다이머를 관 내부로 통과시키되 전열코일(도시되지 않음)에 의해 700℃ 정도의 열을 가하여 패럴린 모노머를 생성하는데, 이것은 완전히 열분해 되지 않은 패럴린 다이머가 제품 표면에 증착되는 경우 고분자막의 광특성을 포함한 여러 가지 특성이 저하되는 것을 방지하기 위한 것이다.
이때, 상기 전열코일이 설치된 관의 외주면은 열효율을 높이기 위해 단열재로 감싸서 밀폐시키는 것이 바람직하다.
이후, 생성된 패럴린 모노머를 상기 증착부(300)에서 제품 표면에 패럴린 고분자막으로 증착(합성)시키는 공정을 거친다.
이 공정에서는 열분해된 패럴린 모노머를 상기 증착챔버(310) 내로 분사하는데, 이때 균일한 증착을 위해 상기 증착 챔버(310) 내벽에 수직으로 길게 구비된 확산판(311)에 부딪힌 후, 이를 우회하도록 하여 공급한다.
또한, 상기 증착챔버(310)의 일측에 형성된 상기 후랜지(312)는, 패럴린 모노머가 확산되는 입구(312a)와 상기 확산판(311) 사이에 설치되어, 상기 증착챔버(310)의 벽면과 상기 확산판(311) 사이에 공간을 확보함으로써, 증발된 다이머 원료의 공간 활동을 원활하게 하여 확산되는 패럴린 모노머가 직접적으로 상기 확산판(311)에서 손실되는 것을 줄일 수 있게 된다.
상기 패럴린 모노머가 상기 증착챔버(310) 내벽에 설치된 상기 확산판(311)에 부딪힌 후, 이를 우회하도록 하여 공급함으로써, 패럴린 모노머가 더욱 분산되면서 공급된다.
특히, 상기 확산판(311)은, 패럴린 모노머가 균일한 확산을 유도하기 위하여 중앙 부위를 넓게 함으로써, 중앙 부위에서 1차적으로 패럴린 모노머가 소모되게 하여 직접적으로 제품에 코팅 피막이 형성되는 것을 막으며, 상기 확산판(311)의 양쪽 가장자리와 상하 가장자리를 좁게 함으로써, 상기 확산판(311)에서 1차적으로 손실되는 패럴린 모노머의 손실을 줄여 제품에 코팅 피막이 최대한 많이 형성되도록 유도한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 다이머가 확산되는 입구와 상기 확산판이 설치되는 면에 챔버의 외측으로 돌출된 구조로 후랜지를 설치하여 챔버 벽면과 확산판 사이의 공간을 확보함으로써, 증발된 다이머 원료의 공간 활동을 원활하게 하여 확산되는 패럴린 모노머가 직접적으로 확산판에서 손실되는 것을 막아 패럴린 모노머 손실을 최소화하면서 상/중/하 위치에 관계없이 균일한 코팅막을 제품에 형성시킬 수 있게 된다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면, 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 또 다른 다양한 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.
100: 기화부 200: 열분해부
230: 공급관 300: 증착부
310: 증착챔버 311: 확산판
312: 후랜지 312a: 입구

Claims (3)

  1. 패럴린 다이머 분말을 기화시켜 기체상의 다이머를 생성하는 기화부와;
    상기 기체상의 다이머를 관 내부에 설치된 전열코일에 의해 열분해시켜 패럴린 모노머를 생성하는 열분해부; 및
    상기 패럴린 모노머를 증착챔버 내벽에 수직으로 길게 구비된 확산판을 우회하도록 공급하면서 증착챔버 내의 제품 상에 폴리머 상태로 증착하여 패럴린 고분자막을 형성하는 증착부로 구성되되;
    상기 증착챔버에는, 패럴린 모노머가 확산되는 입구와 상기 확산판이 설치된 사이에 증착챔버의 외측으로 돌출된 구조의 후랜지를 설치하여 챔버 벽면과 확산판 사이에 공간을 확보하고,
    상기 확산판은, 다이아몬드 형태로 중앙 부위가 넓어 패럴린 모노머가 직접 제품에 닿아 코팅피막이 형성되는 것을 막고, 양쪽 가장자리와 상하 가장자리가 좁아 패럴린 모너머가 상기 확산판에서 손실되는 것을 줄일 수 있는 챔버 후랜지 구조를 갖는 패럴린 코팅 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 확산판은,
    0.5mm 내지 5mm 두께의 스테인레스 판으로 패럴린 모노머의 균일한 확산을 유도하는 것을 특징으로 하는 챔버 후랜지 구조를 갖는 패럴린 코팅 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 확산판은,
    상기 증착챔버의 중심축 방향으로 'V'자 형태로 절곡된 것을 특징으로 하는 챔버 후랜지 구조를 갖는 패럴린 코팅 장치.
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